基于AlN衬底的石墨烯CVD直接外延生长方法及制造的器件技术

本发明专利技术公开了一种基于AlN衬底的石墨烯CVD直接外延生长方法，采用III-V族化合物半导体AlN作为衬底，通过对AlN衬底进行合理的预处理，调节生长压力，流量以及温度，在AlN上面直接生长石墨烯，无需金属作为催化剂，生长的石墨烯无需转移过程，便可以直接用于制造各种器件，提高了器件的电学特性，可靠性，降低了器件制造的复杂性。可以生长出具有半导体洁净度的大面积石墨烯材料，单层的可控性超过80％，圆片面积最大可以到8英寸。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体材料制造领域，涉及半导体材料制备的关键技术，特别是一种基于III-V族化合物半导体AlN衬底的大面积石墨烯可控外延生长方法，可用于无需转移的大面积圆片级石墨稀材料的制备。
技术介绍
随着集成电路的发展，目前硅(Si)基器件的关键尺寸已经达到理论和技术极限，量子效应已经成为主要限制机制。石墨烯材料是一种碳基二维晶体，是目前已知最轻最薄的材料，单层仅原子厚度，它具有极其优异的物理化学性质，比如极高的载流子迁移率(理论估计超过200000^1^^,是Si的数百倍)，超强的机械性能(杨氏模量约1000GP)，极高的比表面积和极好的气敏特性，极高的透明性和柔韧性，而且它与衬底不存在失配问题，可 以与Si基器件工艺完全兼容，具有突出的产业优势。因此，石墨烯的出现为产业界和科技界带来曙光，它是最被看好的替代Si成为下一代基础半导体材料的新材料。尽管石墨烯具有如此优异的性质，但是目前在石墨烯的制备方面仍然存在很多亟待解决的关键问题。目前国际上主流的晶圆级石墨烯生长方法是基于过渡金属催化的CVD法，可用于大面积石墨烯的制备，且不受衬底尺寸的限制，设备简单。一个最显著的缺点是必须使用金属催本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于AlN衬底的石墨烯CVD直接外延生长方法，其特征在于，采用III？V族化合物半导体AlN作为衬底，通过对AlN衬底进行合理的预处理，调节生长压力，流量以及温度，在A1N上面直接生长石墨烯，无需金属作为催化剂，生长的石墨烯直接用于制造各种器件。

【技术特征摘要】
1.一种基于AlN衬底的石墨烯CVD直接外延生长方法，其特征在于， 采用III-V族化合物半导体AlN作为衬底，通过对AlN衬底进行合理的预处理，调节生长压力，流量以及温度，在AlN上面直接生长石墨烯，无需金属作为催化剂，生长的石墨烯直接用于制造各种器件。2.如权利要求I所述的石墨烯CVD直接外延生长方法，其特征在于，其生长方法实现步骤包括如下 (1)将AlN衬底先后放入丙酮，乙醇和去离子水中进行清洗，每次时间10-30min，从去离子水中取出衬底，用高纯氮气吹干； (2)将AlN衬底放入化学气相淀积CVD反应室中，抽取真空至10_5-10_6Torr，以去除反应室内的残留气体； (3)向反应室内通入H2进行衬底表面预处理； (4)向反应室中通入Ar和CH4； (5)自然降温，保持工序(3)中的Ar和QV流量不变，完成石墨烯的生长。3.如权利要求I所述的石墨...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东，宁静，韩砀，闫景东，柴正，张进成，郝跃，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：